植入式中枢神经功能恢复系统中激励电路的设计与实现

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1、摘要摘要中枢神经系统的损伤特别是脊柱、脊椎的损伤尤为普遍，且给患者带来巨大痛苦，但是医学上缺乏修复的方法。随着微电子学和神经生物学等相关领域的飞速发展，可植入式芯片技术开始应用于神经疾病的研究与治疗。本文中的可植入式中枢神经功能重建微电子系统探索了利用微电子学的方法恢复坏死或受损的神经束功能。中枢神经功能重建系统包括：神经微电极、信号检测电路，信号处理电路和功能电激励电路。通过电极从一端神经检测得到的信号，经过处理电路进行适当的分析和处理，再通过激励产生较大的输出信号，最后通过电极对另一端神经进行激励，并且这种传输是双向的。这一方法已经通实验电路在

2、动物实验中验证了其可行性。功能电激励电路是上述系统的主要组成部分之一。根据对神经电学特性和激励电路的原理做出的理论分析，本文提出了利用跨导放大器电路实现神经的电流激励以完成系统功能。在设计中利用MOS管线性区特性实现了满摆幅输入的跨导放大器，通过对电路的MOs管的二阶效应分析，利用前馈等结构提高了电路的线性度与共模抑制特性。在csMC公司的0．6岬的CMOS工艺上实现了该电路，芯片面积为O．6mm2，经过测试该电路实现了满摆幅的输入，在±2．5V的工作电压下，跨导为0．39lIIs，输出失调电流195l请，输出电阻为1．2Mn，共模抑制比54dB，

3、总谐波失真1．88％。满足了系统要求，并在动物实验中验证了芯片的功能。此外，在改进此跨导放大器设计的基础上，设计了用于处理神经信号的50HzgmC带阻滤波器，得到仿真结果为．3dB带宽33Hz，陷波深度．39．6dB，输出阻抗o．02Q，总谐波失真O．18％。该带阻滤波器可应用于滤除神经信号中50Hz干扰信号。关键词：SOc、中枢神经、功能重建、电流激励、cMoS、跨导放大器、带阻滤波器Abs盯aclAbstractThedalIlageofCen删NervousSystem，especianytheinjufyofspin髂，isveryperv

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